淺談嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)查詢

　引 言
　　移動數(shù)據(jù)庫的應用大多嵌入到諸如掌上電腦、PDA等移動通信設備中，屬于移動環(huán)境下的分布式數(shù)據(jù)庫。移動計算是隨著移動通信、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、分布式計算等技術(shù)的發(fā)展而興起的新技術(shù)。移動計算技術(shù)將使計算機或其他信息智能終端設備，在無線環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及資源共享。它的作用是，與中央信息系統(tǒng)相互作用，分擔中央信息系統(tǒng)的計算壓力，將有用、準確、及時的信息提供給任何時間、任何地點的任何客戶。移動計算環(huán)境比傳統(tǒng)的計算環(huán)境更為復雜和靈活，具有移動性、低帶寬、頻繁斷接性、網(wǎng)絡通信的非對稱性、電源能力的有限性等特點，這使得傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫中的方法和技術(shù)不能直接應用于移動數(shù)據(jù)庫。
　　根據(jù)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫自身所具有的特點，采用與普通數(shù)據(jù)庫不同或更優(yōu)的查詢策略變得尤為重要。本文介紹了位置相關(guān)查詢優(yōu)化和數(shù)據(jù)廣播兩種普遍用于移動數(shù)據(jù)庫查詢的方法，結(jié)合移動數(shù)據(jù)庫中的緩存技術(shù)，分別從合理分配嵌入式移動數(shù)據(jù)庫資源和在一定程度上解決移動數(shù)據(jù)庫的斷接問題這兩點，實現(xiàn)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化。
　　1 位置相關(guān)查詢優(yōu)化
　　1．1 嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系及特點
　　在傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)中，各個計算節(jié)點之間是通過固定網(wǎng)絡連接并保持網(wǎng)絡的持續(xù)連接性的，而移動計算系統(tǒng)改變了這種假設條件。移動計算系統(tǒng)是固定節(jié)點和移動節(jié)點構(gòu)成的分布計算系統(tǒng)。
　　移動計算的網(wǎng)絡環(huán)境具有自身的特點：移動性、斷接性、帶寬多樣性、可伸縮性、弱可靠性、網(wǎng)絡通信的非對稱性、電源能力的局限性等。
　　移動數(shù)據(jù)庫的計算環(huán)境是傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫的擴展，可以看作客戶端與固定服務器節(jié)點動態(tài)連接的分布式系統(tǒng)，因此移動計算環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種動態(tài)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于移動數(shù)據(jù)庫在移動計算的環(huán)境下應用在嵌入式操作系統(tǒng)之上，所以它具有微小內(nèi)核結(jié)構(gòu)、支持標準SQL、事務管理功能、完善的數(shù)據(jù)同步機制、支持多種連接協(xié)議、完備的數(shù)據(jù)庫管理功能，以及支持多種嵌入式操作系統(tǒng)的特點和功能需求。
　　1．2 位置相關(guān)查詢優(yōu)化方式
　　在移動數(shù)據(jù)庫中，存在著與位置相關(guān)信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關(guān)的，即使是同一個問題，在不同的地方所得查詢結(jié)果是不同的。
　　位置相關(guān)查詢是查詢條件中隱含有查詢者所在位置信息的查詢。其查詢處理不同于普通數(shù)據(jù)庫查詢處理，它要將移動用戶的位置信息加入到查詢條件中，并附加必要的語義信息（如“最近的”等）。類似的位置相關(guān)查詢是一類很重要的查詢問題，例如司機查詢最近的加油站、救護車查詢最近的醫(yī)院、旅客查詢最近的飯店等。一般可以把這類地址相關(guān)查詢表示為：
　　
　　其中：“x1，x2，．，xn”表示移動用戶對象；Users表示所有移動用戶的集合；loc表示記錄移動用戶最近報告的地址（無線單元的ID）；C（11，12，．，ln）是關(guān)于地址“11，12，．1n”的n元約束條件；W（x1，x2，．，xn）是關(guān)于對象“x1，x2，．，xn”非地址屬性的n元約束條件。
　　2 數(shù)據(jù)廣播
　　2．1 數(shù)據(jù)廣播的優(yōu)點
　　在一個無線單元內(nèi)，從服務器到移動客戶機的下行通信帶寬一般要遠大于從移動客戶機到服務器的上行通信帶寬，而且移動客戶機從服務器接收數(shù)據(jù)的開銷也遠小于發(fā)送開銷，因此在大部分場合中，即使是處于斷接狀態(tài)的移動客戶機也可以選擇接收從服務器發(fā)送的下行廣播信息。于是，可以利用這種網(wǎng)絡的非對稱性，由數(shù)據(jù)庫服務器把大多數(shù)用戶頻繁訪問的數(shù)據(jù)（即熱點數(shù)據(jù)）組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動客戶機訪問，這種數(shù)據(jù)發(fā)布方式稱為“數(shù)據(jù)廣播”。
　　通俗地講，數(shù)據(jù)廣播是指在移動計算環(huán)境中，利用移動客戶機與服務器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發(fā)送數(shù)據(jù)。其最大的優(yōu)點是，廣播開銷不依賴移動用戶數(shù)量的變化而變化，借助數(shù)據(jù)廣播，可以在一定程度上解決移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的斷接問題。數(shù)據(jù)廣播的研究可分為服務器和移動客戶機兩個方面：服務器主要考慮如何組織廣播數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)廣播的調(diào)度；移動節(jié)點主要考慮如何利用本地緩存進一步減少查詢廣播數(shù)據(jù)的時間。